I fattori che portano ad un aumento della velocità dell’elettrolisi sono:
Aumento della corrente e della tensione
Aumento della concentrazione degli ioni e della superficie degli elettrodi
Diminuzione della distanza tra gli elettrodi
L’elettrolisi è un processo attraverso il quale l’energia elettrica è convertita in energia chimica per fare avvenire reazioni non spontanee.
In un processo elettrolitico l’anodo è il polo positivo dove avvengono semireazioni di ossidazione mentre il catodo è il polo negativo dove avvengono semireazioni di riduzione.
Per prevedere il risultato del passaggio di corrente attraverso una cella di elettrolisi bisogna considerare almeno cinque variabili:
- Composizione dell’elettrodo
- Composizione dell’elettrolita, pH, forza ionica ecc.
- Tensione e quantità di corrente
- Temperatura
- Separazione (setto poroso, ponte salino, ecc.)
Fattori che determinano la quantità di sostanze formate agli elettrodi
La quantità di sostanza che si forma agli elettrodi a seguito del processo in termini di moli dipende dai seguenti fattori:
- Numero di elettroni che sono trasferiti nel circuito esterno e velocità con la quale fluiscono nel circuito
- Carica dello ione: maggiore è la carica dello ione minore è la quantità che si forma all’elettrodo
- Flusso di corrente: maggiore è la corrente che transita nel circuito maggiore è la velocità con cui si forma il prodotto
- Tempo dell’elettrolisi. Quanto maggiore è il tempo in cui avviene l’elettrolisi tanto maggiore è la quantità di prodotto
Conoscendo la carica degli ioni si può determinare la quantità di una specie che si forma a un elettrodo conoscendo la quantità che si forma all’altro elettrodo.
Ad esempio nell’elettrolisi dell’acido solforico avvengono le seguenti semireazioni:
catodo: 2 H+(aq) + 2 e– → H2(g)
anodo: 4 OH–(aq) → 2 H2O(l) + O2(g) + 4 e–
Se si formano al catodo 36 cm3 di idrogeno si può calcolare il volume di ossigeno che si formano all’anodo considerando che occorrono 2 moli di elettroni per ottenere una mole di H2 mentre la formazione di una mole di O2 prevede il rilascio di 4 moli di elettroni. Pertanto il rapporto tra H2 e O2 è di 2:1 e il volume di O2 formato è di 36/2= 18 cm3.
Alla stessa conclusione si può pervenire considerando la reazione di ossidoriduzione complessiva:
4 H+(aq) + 4 OH–(aq) → 2 H2(g) + 2 H2O(l) + O2(g)
da cui si può vedere che per ogni 2 moli di H2 formate se ne ottiene una di ossigeno.